JPS60105131A - 圧電継電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は電圧の印加により歪を発生する圧電素子を用い
た圧電継電器、詳述するならば複数個の圧電素子を積層
して縦効果歪を増加させる積層形圧電駆動体を接点開閉
駆動源とする圧電継電器に関する。

（従来技術） 一般に、圧電素子は電気音響変換素子及びフィルタなど
振動素子として実用に供されている電気エネルギ・機械
エネルギ変換素子であるが、近年非振動状態で数μｍ−
数１００μｍの微少変位を電気的に制御する駆動体にこ
の素子を応用することが推進されている。周知のとおり
、圧電素子に電界が印加されると圧電気逆効果により（
幾械歪及び応力を生じ圧電素子は変位する。ここで、電
界と平行方向に発生する圧電素子の機械歪は縦効果歪、
且つ電界と垂直方向に発生する機械歪は横効果歪といわ
れている。この縦効界歪ケよ一般に横効果歪より大きく
、従って縦効果歪を利用する方がエネルギ変換効率が高
い。印加電圧が有効に働くよう複数個の圧電素子をこれ
らの相互間に各内部電極が位置するように一体的に積層
し、電界によりこ５８−０４９８６３号で提案されてい
る。

従来の圧電継電器は特願昭５８−０４９８６３号によシ
提案されるように積層形圧電駆動体ケ挾持する挾持体と
一端部に可動接点を有し７他端部に前記挾持体の対面す
るそれぞれの端部に自己の端部を連結し且つ段差をもっ
てほぼ平行な二枚の薄板を有する可動接点部とを備え、
その例では圧電駆動体の中心軸に対象に薄板を配設し圧
電駆動体の機械歪の応力の効率よい利用をはかっている
。

従来の一例について図面を参照して説明する。

餓１図（ａ）及び（ｂ）は従来の圧電継電器の主要部構
造の一例を示す側面断面斜視図及び変位動作説明用側面
図である。第１図（ａｌ　、　（ｂｌにおいて、圧電、
駆動体１１は積層方向の一端を基板部１２を形成する基
板１２１に固定する支持挟持体１２２に、一方他端を駆
動挾持体１３に固着する。又、支持挾持体１２２及び駆
動挾持体１３のそれぞれに一端部を溶着により連結する
支持ヒンジばね１４及び駆動ヒンジばね１５の二枚のほ
ぼ平行な薄板は圧電駆動体１１の中心軸にほぼ平行に他
端部をそれぞれ支持点及び作用点として段差をもって近
接配置する。可動接点部１６は、一端部に支持ヒンジば
ね１４の支持点部及び駆動ヒンジばね１５の作用点部を
溶着した剛体部１６１を、他端部に基板部１２に貼着し
た固定接点１２Ｃに対向配置する可動接点１６Ｃを有す
る可動接点はね１６２に連結固着する。これら支持ヒン
ジばね１４　、　！Ｍ／ｉ動ヒンジばね１５及び可動接
点部１６は一組をなしこれらの中心線は圧電駆動体１１
の中心軸とほぼ同一平面上に配置し応力の伝達損失を防
止すると共に二組が圧電駆動体１１の中心軸の対象位置
に配設され圧電駆動体ＩＪの駆動に対し平衡をとる。

圧電駆動体１１の機械歪により押圧点Ａの変位は駆動挾
持体１３の駆ｉｉ／Ｊ点Ｂと共に駆動ヒンジばね１５の
作用点Ｃを押上げる。作用点Ｃに近接した支持ヒンジば
ね１４の作用点りは固定点Ｅと連結し、従って駆動点Ｂ
の変位は固定点Ｅとの距離を拡げる引張応力を有し、支
持及び駆動ヒンジばね１４及び１５のばね効果にょシ点
Ｅ、Ｃ，Ｄ、Ｅを一直線になすべく働く。点Ｃ，Ｄ、Ｅ
が一直線をなす運動は、作用点Ｃが支持ヒンジばね１４
の支持点りを中心の回転運動となり可動接点１６ｃの可
動点Ｆと一体化構造を持つ可動接点部１６を回転させる
。従って、作用点Ｃと可動点Ｆとは支持点りに対し同一
角度の回転となる。駆動点Ｂの変位は小さいので、作用
点Ｃ及び可動点Ｆのそれぞれの変位は支持点りからのそ
れぞれの距離にほぼ比例すると共に押圧点Ａ、駆動点Ｂ
及び作用点Ｃの変位はタデは等しく、従って可動点り一
の変位は次式上式によれば、可動点Ｆの変位すなわち可
動接点１６Ｃの移行距離は点り、Ｃ間の距離を小さくし
て拡大率を上げることができる。このように、従来の圧
電継電器は圧電駆動体の歪応力に平衡を配慮し、中心軸
に対称に可動接点部を配置したので一組だけの可動接点
部を有する構造の実現が困炸という問題点があった。

（発明の目的） 本発明の目的は、−組の可動接点部を圧電駆動体の積層
方向の中心軸に自己の中心軸ケはぼ一致若しくはほぼ平
行に圧電駆動体の横断面内に配設することにより上記問
題点を解消し、小形化と動作安定化とを実現できる圧電
継電器を提供することにある。

（発明の構成） 本発明による圧電継電器は、禅截の圧電素子をこれらの
相互間に各内部電極が位１行するように一体的に積層し
電界によりこれら圧電素子が積層方向に機械歪を生じる
圧電１駆動体と；この圧電駆動体の積層方向の一端面を
固着した基板部と；一端面を前記圧電駆動体の他端全面
に固着し他の一端面を駆動点部として圧■訓４動体との
固着面にほぼ垂直になした駆動挟持体と；一端部を固定
点部として前記基板部に同着し他端部を支持点部とした
支持ヒンジばねと；自己の中心線を前記圧電駆動体の中
心軸と一致若しくはほぼ平行に配置し一端部を前記駆動
挾持体の駆動点部に又他端部を作用点部とした駆’１ｊ
１ヒンジばねと；並びにほぼ平行配置した前記支持ヒン
ジばね及び駆動ヒンジばねそれぞれの支持点部及び作用
点部を段差をつけて近接固着した剛体部を少くとも一端
部とし他端部に可動接点を有する可動接点部と：を備え
ることを特徴とする。

（実施例の説明） 次に、本発明の圧電継電器について実施例によシ図面を
参照して説明する。

第２図（ａｌ　、　（ｂｌは本発明の一実施例の主要部
を示す側面図である。第２図（Ｃ１、（ｄ）は第２図（
ａｌにおいて中心部に当る駆動ヒンジばねと可動接点部
の剛体部との溶着部で切離し二分割した構造分解斜視図
である。

第２図（ａ）〜（ｄｌにおいて、圧電駆動体２１は績層
方向の一端を剛体材の基板部２２に固着し、他端に剛体
材の駆動挾持体２３を固着する。二枚の平薄板からなる
支持ヒンジばね２４にほぼ平行な駆動ヒンジばね２５は
、圧電駆動体２１の中心軸に自己の中心軸をほぼ一致さ
せた板ばねで一端部を駆動点として駆動挾持体２３の一
端面に溶着し他端部を作用点として基板部２２の方向に
配置する。

支持ヒンジばね２４は圧電駆動体２１の両側面に近接し
た二枚の板ばねの一端部を同定点として基板部２２に溶
着し他端部は支持点として、駆動ヒンジばね２５の作用
点と段差をもって近接配置し可動接点部２６の剛体部２
６１に溶着する。可動接点部２６は一端部の剛体ＭＩＳ
　２６１に連結し他端部に可動接点２ｆ３ｃを有する可
動接点ばね２６２を備える。可動接点ばね２６２は圧電
駆動体２１の中心軸並びに支持及び駆動ヒンジばね２４
及び２５の中心軸がなすほぼ平面上に可動接点１６ｃを
配置し、自己のばね板を支持ヒンジばね２４が形成する
平面にほぼ平行に且つ圧電駆動体２１に近接配置し、圧
電駆動体２１の歪応力の伝達損失を防止すると共に継電
器の小形化をはかる。

第２図（ｂｌにおいて、圧電駆動体２１の中心軸上の押
圧点Ａ　、　、ｌＵ駆動ヒンジね２５の中心軸上にある
駆動点Ｂ及び作用点Ｃ９支持ヒンジばね２４の中心軸上
にある支持点り、固定点１弓、並びに可動接点Ｆは同一
平面上にあシ、歪応力の伝達損失を防止する。押圧点Ａ
の変位はその１ま駆動点Ｂを押上げ、固定点Ｅに対し引
張応力が働き、従って点Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ　は駆動及び支
持ヒンジばね２５及び２４のばね効果を得て一直線を形
成すべく運動する。この運動は作用点Ｃを支持点りを中
心に回転させ、従って可動接点Ｆも一体構造の可動接点
部２６を介し同一角度回転する。Ｉｌｌ’、動点Ｂの変
位は小さいので、作用点Ｃ及び可動接点Ｆのそれぞれの
変位は支持点りからのそれぞれの距離に１１１１比例す
ると共に押圧点Ａ、駆動点１１及び作用点Ｃの変位はほ
ぼ等しく、従って可動４２２点Ｆの変位はでめられ、可
動接点Ｆの移行距離は点１）　−Ｃ間の距離を小さくし
て拡大率をあげる。

上記実施例では駆動ヒンジばね及び支持ヒンジばねを平
板ばねとして説明したがそれぞれほぼ中心線の一本及び
この中心線から等間隔の二本からなる線ばねでも同一機
能を発揮でき、又固定接点が弾性材のときは可動接点ば
ねが剛体材の可動接点腕部であってもよく形状には限定
しない。駆動ヒンジばねを圧電駆動体のほぼ中心軸上と
説明したが圧電駆動体の断面内の位置であれば圧電駆動
体を湾曲させる応力は働かすほぼ安定した動作が得られ
、従って支持ヒンジばねを一枚で形成することもできる
。上記説明で複数の構成部に分割したが連結された複数
部が一つの素材から一体的に成形されてもよく、点Ａ　
、　Ｂ　、　Ｃ、Ｄ　、　Ｅ　、　ｌ”がほぼ同一平面
上にあると説明したが点Ａ、Ｅｌ、Ｃ及び点Ｃ１Ｄ、Ｅ
、Ｆがそれぞれほぼ同一平面上にあれはよく、又可動接
点が複数のときはこの可動接点のセ行面が点Ｃ，Ｄ、Ｈ
の平面とほぼ平行であり移動距離は前記説明と同一とな
る。上記説明では電気回路の図示及び説明を省略した。

又、溶着と説明したが固着手段は溶接に限定するもので
はない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば駆動ヒンジばねの
中心線を圧電駆動体の６６断面内に配設することにより
、少くとも一組の可動接点部に対し小形化された一組の
可動接点部の安定飢作実現という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｊ　、　（ｂｌはそれぞれ従来の圧電継電器
の主要部の一例を示す側面ｔ＋７ｉ面斜視図及び変位動
作説明用側面図、第２図（ａＪ　、　（ｂ）は水元ＩＪ
１１の圧電継電器の主要部の一実施例を示す側面図、第
２図＋ＣＪ　、　（ｄＪは第２図（ａ）の作用点部で分
割した１１〜造分解斜視図である。 ２１・・・・・・圧電駆動体、２２・・・・・・基板部
、２３・・・・・・駆動挾持体、２４・・・・・・支持
ヒンジばね、２５・・・・・・駆動ヒンジばね、２６・
・・・・・ｏＪ動接接点部２６１・・・・・・剛体部、
２６Ｃ・・・・・・可動接点。 第　／　図 （ｂ） とン一１３ 第２図 （（２）　（ｂ） ど３ （（）　（ｄ　） ！１／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の圧電素子をこれらの相互間に各内部電極が位置す
   るように一体的に積層し電界によりこれら圧電素子が積
   層方向に機械歪を生じる圧電駆動体と；この圧電駆動体
   の積層方向の一端面を固着した基板部と；一端面を前記
   圧電駆動体の他端全面に固着し他の一端面を駆動点部と
   して圧電駆動体との固着面にほぼ垂直になした駆動挾持
   体と；一端部を固定点部として前記基板部に固層し他端
   部を支持点部とした支持ヒンジばねと；自己の中心線を
   前記圧％Ｉ駆動体の中心軸と一致若しくはほぼ平行に配
   ｔｉｔ、一端部を前記駆動挾持体の駆動点部に又他端部
   を作用点部とした駆動ヒンジばねと；並びにには平行配
   置した前記支持ヒンジばね及び駆動ヒンジばねそれぞれ
   の支持点部及び作用点部を段差をつけて近接固着した剛
   体部を少くとも一端部とし他端部に可動接点を有する可
   動接点部と；を備えることを特徴とする圧電継電器。